Tentamen-Spektroskopi

Question 1

Nickel kan analyseras med AAS. Ett vattenprov från ett avlopp från en ytbehandlingsfirma analyserades dels med vanlig standardkurva med externa standarder och dels med standardtillsatsmetoden. Resultatet blev 1,52 mg/l med vanlig standardkurva och 1,75 mg/l med standardtillsatsmetoden.

a) Visa genom att rita upp de båda graferna i samma diagram hur man grafiskt beräknar provets halt med de respektive metoderna. (2p)

Answer 1

Question 2

Nickel kan analyseras med AAS. Ett vattenprov från ett avlopp från en ytbehandlingsfirma analyserades dels med vanlig standardkurva med externa standarder och dels med standardtillsatsmetoden. Resultatet blev 1,52 mg/l med vanlig standardkurva och 1,75 mg/l med standardtillsatsmetoden.

b) Varför blir resultatet olika? Vilken eller vilka typer av störningar för AAS-metoden kan det tyda på? (4p)

Answer 2

Standardtillsatsmetodens kurva får en lägre lutning vilket tyder på att något minskar signalen vid varje mätning med en viss %. Detta tyder på en kemisk interförens där något ämne bildat komplex med Ni så att dessa inte blivit fria atomer i lågan. Det kan även vara fråga om en fysikalisk interförens, provet kan ha svårare att ta sig upp i lågan pga tex annan viskositet och får därmed en lägre grad av atomisering än rena standardlösningar. För dessa problem kan standardtillsatsmetoden kompensera.

Question 3

Nickel kan analyseras med AAS. Ett vattenprov från ett avlopp från en ytbehandlingsfirma analyserades dels med vanlig standardkurva med externa standarder och dels med standardtillsatsmetoden. Resultatet blev 1,52 mg/l med vanlig standardkurva och 1,75 mg/l med standardtillsatsmetoden

c) Vilka ytterligare typer av störningar kan förekomma för atomär spektroskopi och hur kan man komma till rätta med dem? (4p)

Answer 3

Spektrala störningar finns också och då kan man behöva byta absorptionslinje eller använda bakgrundskorrektion. Jonisationsstörningar är en fjärde typ av störningar. Det innebär att en del av atomerna bildar joner. För detta kan man kompensera genom att sätta till ”jonisationsbuffert” ett ämne som lättare joniseras än analyten. Kemiska störningar kan man också komma till rätta med genom att tillsätta tex EDTA.

Question 4

a) Beskriv instrumentet för atomär spektroskopi. Vad är det som behövs i ett sådant instrument till skillnad från en vanlig spektrofotometer. (3p)

Answer 4

Intoduktionen av provet är annorlunda. Förstoftare, aireosolkammare och brännare behövs, alternativt grafitugn, för att atomisera provet i en het miljö.

Question 5

b) Vad skiljer AAS från AES när det gäller instrumentet, beskriv denna del. (2p)

Answer 5

AAS behöver till skillnad från AES en lampa med specifik våglängd. Hålkatodlampa tillverkad av analytmetallen används oftast.

Question 6

c) Hur ser kalibreringsfunktionen ut för de båda metoderna och förklara varför AES har ett större linjärt arbetsområde. (3p)

Answer 6

Beers lag A = abc gäller för AAS. För AES är det emitterat ljus som mäts, intensiteten är direkt prop mot halten,

I = k·c. Det linjära området blir större, ökad halt ger ökad ljusintensitet. För AAS gäller samma problem som för alla absorptionsmätningar att då absorbansen blir hög får vi problem med ströljus eftersom ljusintensiteten som når detektorn är låg vid höga halter.

Question 7

d) Vad menas med spektrala interferenser och hur åtgärdar man dessa? (2p)

Answer 7

Spektrala interförenser kan vara smalbandiga och beror på att ett annat ämne har en näraliggande absorptionslinje: välj en annan linje att mäta på. Interförenserna kan också vara bredbandiga och bero på störningar från molekyler i lågan: använd någon typ av bakgrundskorrektion.

Question 8

a) Hur ser ett spektrum ut för absorption av ljus i UV-vis området av en molekyl respektive atom? Vad är det i molekylen respektive atomen som påverkas av ljusenergin i detta område? (3p)

Answer 8

Spektra ritas med absorbans på y-axeln och våglängd på x-axeln. För molekyler är det ett brett spektrum medan ör atomer syns bara smala streck. Det är elektronerna som tar upp energin, bindningselektroner i dubbelbindningar för molekyler och valenselektronerna för atomer. Dessa exciteras då ljusenergin tas upp.

Question 9

b) Förklara utifrån det spektrum du ritat för atomen varför man behöver en särskild lampa för AAs. Vad kallas den och hur är den konstruerad?

Answer 9

Absorptionslinjerna för en atom är mycket smala, därför behövs det en lampa som ger motsvarande smala emissioneslinjer. Man använder en hålkatodlampa som är tillverkad av samma metall som den analyt man vill bestämma. Det ger smala linjer man ökar.

Question 10

c) Du ska analysera natrium med AES (atomemission) och gör i ordning jämförelsestandarder av rena vattenlösningar med ett natriumsalt. Det okända provet, som innehåller en låg halt av natrium, är mera visköst (trögflytande) än standarderna. Vilket problem kan detta innebära för analysen? Vad kallas typen av störning? (2p)

Answer 10

Ett visköst prov ger problem vid transporten genom förstoftaren upp i flamman i AES, fysikalisk störning.

Question 11

d) Kan man åtgärda detta problem med standarstillsatsmetoden? Visa med ett diagram på utvärdering av analysen med standardtillsatsmetoden respektive jämförelsestandard. (3p)

Answer 11

Ja, standardtillsatsmetoden kompenserar för problemet. Prov och standarder får samma viskositet och därmed kommer samma andel av provet att nå flamman. Figur på utvärdering se OH-bilder från föreläsning om kalibrering.

Question 12

Krom är en metall som kan förekomma i flera olika former och färger Cr(VI) (kromat CrO₄^2-och dikromat Cr₂O₇^2-) är den giftigaste men en vanlig form är även Cr³⁺ . Föreslå och beskriv kortfattat två olika spektroskopiska metoder som kan användas för att analysera totalhalten av krom respektive de olika sorternas krom. Antag att provet är en vattenlösning med låg halt av ämnena. (10p)

Answer 12

För att analysera låga halter av krom är ICP eller AAS lämpliga tekniker. Dessa tekniker kan inte skilja på oxidationstal. Spektrofotometrisk analys gärna med diod-array-teknik kan användas för att analysera de olika komponenterna i blandning. Då de har olika färg innebär det att man kan analysera ämnena vid olika våglängder, ställa upp ett ekvationssystem och analysera blandningen. (För full poäng krävs en kortfattad beskrivning av metoderna, se kursboken).

Question 13

a) ICP, AAS, NIR och röntgenfluorescens (XFS) är fyra olika spektroskopimetoder. Välj och motivera ditt val av vilken metod som är lämpligat då det gäller:

• Ta reda på och kvantifiera vilka metaller som finns i dräneringsvattnet från ett båtvarv.
• Kontrollera att fukthalten är på en jämn nivå hos spannmålsprodukter.
• Ta reda på och kvantifiera vilka metaller som finns i en ingenjörsring. (6p)

Answer 13

• ICP är bra vid analys av låga halter metalljoner i vatten. Man kan mäta flera ämnen samtidigt. Man behöver inte veta i förväg vilket ämne man söker vilket man behöver vid AAS.
• NIR är utmärkt när det gäller fukthaltbestämningar. Vatten absorberar ljus i detta våglängdsområde. Proverna kan mätas direkt utan förbehandling.
• Här vill man ha en metod som inte förstör provet. Då passar röntgenfluorescens bäst.

Question 14

b) Beskriv AAS-instrumentet och speciellt de delar som skiljer sig från en vanlig spektrofotometer. (4p)

Answer 14

• För beskrivning av AAS-instrumentet se kursmaterialet. De delar som är speciella är hålkatodlampan och förstoftare.